一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂及其制备方法和应用

本发明涉及绿色新材料领域，具体涉及一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在现代建筑工程和道路工程中，随着结构复杂性和使用环境严苛性的增加，对材料力学与抗裂性能的要求日益提升。裂缝问题一直是制约工程质量和耐久性的关键所在，它不仅破坏结构的外观和完整性，更对结构的安全性和使用寿命构成严重威胁。因此，开发一种抗裂增强剂成为当前工程领域的迫切需求。这种理想中的抗裂增强剂，能够有效补偿材料在硬化过程中的收缩，从源头上减少裂缝的产生，并显著提升材料的整体性能。在建筑工程中，其应用将大幅提高混凝土、砂浆等建材的强度和耐久性；在道路工程中，也应能够显著增强路面的力学与收缩性能，从而有效延长道路的使用寿命。然而，当前对于抗裂增强剂的研究与应用仍显不足，需进一步深入探索，以推动建筑工程和道路工程领域的技术创新与持续发展。

技术实现思路

1、针对现代建筑工程与道路工程对材料力学与抗裂性能的高要求，本发明的目的在于提供一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂，所述抗裂增强剂的组分及质量份数为：

2、锂渣65份-90份；

3、粉煤灰15份-35份；

4、钢渣微粉10份-20份；

5、矿粉10份-30份；

6、聚羧酸减水剂0.5份-2份；

7、碳酸钠1份-3份；

8、氢氧化钠0.8份-2.4份。

9、作为优选，所述锂渣是在锂云母-食盐压煮法产生的食盐法锂渣，在碱性环境中，锂渣能表现出较好的火山灰活性，比表面积300m2·kg-1-500m2·kg-1、密度2g·cm-3-3g·cm-3、烧失量3％-7％，在碱性环境中，锂渣能表现出较好的火山灰活性。

10、作为优选，所述锂渣的组分及质量百分比为：sio245％-60％，al2ol320％-30％，cao6％-8％，so36％-8％，k2o0.1％-0.3％，na2o0.1％-0.3％，mgo0.1-0.5％，fe2o31-3％。

11、作为优选，所述粉煤灰经颚式破碎机破碎后的比表面积为200m2/kg-400m2/kg，密度为2g/cm3-4g/cm3。

12、作为优选，所述钢渣微粉为比表面积为400m2/kg-600m2/kg的磨细钢渣粉，各组分质量百分比为：sio210％-20％，cao30％-40％，mgo5％-10％，fe2o35％-10％，al2ol35％-10％。

13、作为优选，所述矿粉为s95高炉矿渣粉。

14、作为优选，所述聚羧酸减水剂的减水率为20％-30％，密度为1g/cm3-3g/cm3。

15、作为优选，碱激发剂包括氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠为纯度98％的固体氢氧化钠，碳酸钠为纯度为98％的固体碳酸钠，且氢氧化钠和碳酸钠的份数比为0.8:1。

16、本申请还提供一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂制备方法，包括如下步骤：

17、(1)按照质量份配比称取锂渣、粉煤灰、钢渣微粉、矿粉、聚羧酸减水剂、氢氧化钠和碳酸钠；

18、(2)将锂渣、粉煤灰、钢渣微粉和矿粉机械搅拌均匀，再投入聚羧酸减水剂，搅拌30-40秒，将氢氧化钠和碳酸钠放入盛有水的容器中搅拌溶解；

19、(3)将完全溶解的碱溶液倒入固体混合料中，搅拌均匀后得到抗裂增强剂浆体。

20、本申请还提供一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂的应用，包含以下领域：

21、(1)建筑工程领域：所述抗裂增强剂可以应用于混凝土、砂浆等建筑材料中，利用其微膨胀特性来补偿材料在硬化过程中的收缩，从而减少或消除裂缝的产生，提高建筑结构的整体性和耐久性。

22、(2)道路工程领域：所述抗裂增强剂可以应用于道路铺设、桥梁建设等工程中，该抗裂增强剂可以显著提高路面的抗裂性能，减少因干缩、温缩、荷载作用等因素引起的裂缝，从而延长道路的使用寿命。

23、本发明具有以下有益成果：

24、(1)本发明涉及绿色新材料领域，特别开发了一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂。这种增强剂旨在改善水泥基材料的力学性能和收缩性能，为建筑、道路等工程领域提供高性能且经济可行的解决方案。

25、(2)本发明不仅关注增强剂的性能提升，还致力于工业固废的资源化利用。锂渣、粉煤灰和钢渣微粉等组分均来源于工业副产品，通过科学合理的配比和制备工艺，这些固废得以转化为高性能的抗裂增强剂。这一做法不仅减少了工业固废对环境的破坏，还实现了资源的循环利用，为环境保护和可持续发展做出了积极贡献。

26、(3)本发明中的锂渣是从锂云母中采用食盐压煮法制得，其特定的组分和配比，可使锂渣在碱性环境中，能表现出较好的火山灰活性。

27、(4)本发明的抗裂增强剂具有广泛的应用领域。如在建筑工程领域，它可以应用于混凝土、砂浆等建筑材料中，利用其微膨胀特性来补偿材料在硬化过程中的收缩，减少或消除裂缝的产生，提高建筑结构的整体性和耐久性。在道路工程领域，该增强剂可以显著提高路面的抗裂性能，延长道路的使用寿命。这些应用领域的拓展，进一步证明了本发明在提升工程质量和耐久性方面的实用价值。

技术特征：

1.一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂，其特征在于，其组分及质量份数为：

2.根据权利要求书1所述的一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂，其特征在于：所述锂渣是在锂云母-食盐压煮法产生的食盐法锂渣，比表面积300m2·kg-1-500m2·kg-1、密度2g·cm-3-3g·cm-3、烧失量3％-7％。

3.根据权利要求书2所述的一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂，其特征在于：所述锂渣的组分及质量百分比为：sio245％-60％，al2ol320％-30％，cao6％-8％，so36％-8％，k2o0.1％-0.3％，na2o0.1％-0.3％，mgo0.1-0.5％，fe2o31-3％。

4.根据权利要求书1所述的一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂，其特征在于：所述粉煤灰经颚式破碎机破碎后的比表面积为200m2/kg-400m2/kg，密度为2g/cm3-4g/cm3。

5.根据权利要求书1所述的一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂，其特征在于：所述钢渣微粉为比表面积为400m2/kg-600m2/kg的磨细钢渣粉，其组分质量百分比为：sio210％-20％，cao30％-40％，mgo5％-10％，fe2o35％-10％，al2ol35％-10％。

6.根据权利要求书1所述的一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂，其特征在于：所述矿粉为s95高炉矿渣粉。

7.根据权利要求书1所述的一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂，其特征在于：所述聚羧酸减水剂的减水率为20％-30％，密度为1g/cm3-3g/cm3。

8.根据权利要求书1所述的一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂，其特征在于：碱激发剂包括氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠为纯度98％的固体氢氧化钠，碳酸钠为纯度为98％的固体碳酸钠，且氢氧化钠和碳酸钠的份数比为0.8:1。

9.根据权利要求书1-8任意一所述的一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求书1所述的一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂的应用，其特征在于，包括以下应用领域：

技术总结
本发明公开了一种具有微膨胀特性的抗裂增强剂，其组分及质量份数为：锂渣65份‑90份、粉煤灰15份～35份、钢渣微粉10份～20份、矿粉10份～30份、聚羧酸减水剂0.5份～2份、碳酸钠1份～3份、氢氧化钠0.8份～2.4份。本发明利用工业副产品、减水剂、碱激发剂制备了一种具有潜在微膨胀特性的抗裂增强剂干混料，旨在改善水泥基材料的力学性能和收缩性能。同时，通过资源化利用工业固废，不仅减少了其对环境的破坏，还实现了资源的循环利用，为环境保护和可持续发展做出了积极贡献。该抗裂增强剂适用于建筑、道路等工程领域，为施工提供了高性能且经济可行的解决方案。

技术研发人员：杨建宇,金振洲,杨伟军
受保护的技术使用者：长沙理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/15